Dekarbonisierungspotenzial durch dampfbereitstellende Wärmepumpen

Aus den Daten der AG Energiebilanzen kann für das Jahr 2020 der Prozesswärmebedarf der Industrie mit ca. 440 TWh beziffert werden. Hierbei werden für die Wärmebereitstellung in der Industrie in Deutschland jährlich ca. 107 Mt CO2 freigesetzt [1-3]. Während bei Temperaturen oberhalb 500°C verschiedene Versorgungskonzepte verfolgt werden, wird bis zu einer Temperatur von 500°C in vielen Anwendungsbereichen Prozessdampf als Wärmeträgermedium eingesetzt. Eine Möglichkeit zur Dekarbonisierung von Prozesswärme bis 200°C stellen dampfbereitstellende Wärmepumpen dar. Hierbei sind die Anwendungsbedingungen sehr breit gestreut hinsichtlich Dampfdruck, Temperatur, Leistung und benötigtem Temperaturhub, entsprechend finden sich auch keine Standard-Dampf-Wärmepumpen-Lösungen in den Produktportfolios der Anbieter wieder. Um den Entwicklungsfokus und damit den Ausbau zu beschleunigen sowie insbesondere für kleinere Anlagen von Skaleneffekten zu profitieren, wären typische Anwendungsfelder und damit Randbedingungen sehr hilfreich. Ein verstärkt in den Fokus rückender Treiber zum Austausch der Wärmebereitstellung ist für Industrieunternehmen die Reduktion von Treibhausgas-Emissionen. Daher wird in diesem Beitrag der Fokus auf das durch den Einsatz von dampfbereitstellenden Wärmepumpen gelegt. Im Folgenden wird der Dampfbedarf für industrielle Prozesse in Deutschland mit Hilfe der Bottom-Up Methodik ermittelt. Um zu zeigen, in welchen Branchen bzw. Prozessen sich die Umstellung auf eine Wärmepumpe aus ökologischer Sicht lohnt, werden hier neben dem Energiebedarf auch die CO2-Emissionen pro Tonne Endprodukt dargestellt. Für besonders CO2-intensive Prozesse wird das Dekarbonisierungspotenzial für verschiedene Szenarien der Stromerzeugung sowie für unterschiedliche Integrationspunkte berechnet.